Введение к работе
Актуальность темы. В системах конвективного охлаждения и терморегулирования двигателей и энергетических установок летательных аппаратов используется двухфазный теплоноситель. В одних случаях, например, в системах обеспечения теплового режима космических аппаратов, в контурах охлаждения ядерных и солнечных энергоустановок применение двухфазного кипящего теплоносителя позволяет существенно интенсифицировать теплообмен. В других - например, в контурах маслосистем авиадвигателей, наличие двухфазного газожидкостного потока является фактором, способным качественно изменить характер течения и теплообмена, что обязательно необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации двигателей.
Контуры теплопереноса с двухфазным теплоносителем является сложными техническими системами, синтез которых становится существенно продуктивнее при использовании адекватных математических моделей. Большое значение математического моделирования определяется как сложностьс термогидродинамических процессов, имевших место в контурах с двухфазным теплоносителем, так и наличием большого числа новых элементов (испарителей, конденсаторов, сепараторов, струйных насосов, гидроаккумуляторов и др.). которые ранее не применялись з однофазных контурах теплопереноса. Потребность в математическом моделировании и расчетном анализе контуров возникает при выборе рационального схемного решения, анализе характеристик контуров при переменных внешних воздействиях, определении диапазона работоспособности, прогнозировании поведения системы у. переходных процессах пуска, останегг., изменения тєплоеой нагрузки, в аварийных ситуация:-:. Для решения перечисленных задач необходимо создавать свои математические модели и программы. За рубежом существует большое количество программ для моделирования СТР, тем не менее NASA пользуется своими программами, ESA - своими. Если не придавать этому фактору значения, то Украина и СНГ потеряют свои позиции в указанной области.
Связь диссертации с указанными научно-техническими направлениями определяет ее актуальность.
Целью работы является построение эффективных и достоверных математических моделей контурен теплопереноса с двухфазным тепло-
носителем для описания квазистационарных и нестационарных процессов в нем; анализ конкретных схем контуров, перспективных для использования в энергоустановках и системах терморегулирования космических аппаратов; выработка рекомендаций для проектирования и регулирования двухфазных контуров теплопереноса (ДФЮ.
В ходе выполнения работы автором получены следующие новые научные результаты, которые выносятся на зашиту.
методика моделирования стационарных и нестационарных термогидродинамических процессов в многоэлементных теплообменных контурах с двухфазным теплоносителем, основанная на представлениях об идеализированных элементах;
математические модели, реализующие эту методику в виде двух "быстрых" программ, позволяющих выполнять расчеты стационарных и нестационарных характеристик различных типов контуров на персональных компьютерах с приемлемыми затратами машинного времени;
рекомендации по проектированию, организации процедур запуска и регулирования двухфазных контуров теплопереноса с механическим насосом для систем терморегулирования перспективных космических аппаратов с большим тепловыделением;
результаты исследования характеристик термоциркуляционных контуров со струйными насосами (контуров, реализующих прямой термодинамический цикл), в которых определены диапазон их работоспособности и рациональные законы регулирования.
Практическая ценность и реализация результатов. Разработанная методика может быть полезна при расчете и анализе характеристик контуров с двухфазным теплоносителем для энергетических и биотехнологических установок, маслосистем авиадвигателей, систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов. Программы и результаты исследования термоциркуляционных контуров со струйными насосами и ДФК с механическими насосами использованы в НПО "Энергия" им.С.П.Королева при выполнении поисковых работ и проектов космических аппаратов МИР-2 и Универсальная Космическая Платформа (УКГО. Методика расчета контуров используется также в учебном процессе на кафедре Теплофизичеоких основ двигателестроения ХАИ.
Достоверность и обоснованность предложенных в работе моделей, методик и рекомендаций подтверждается построением моделей на 4
основе фундаментальных законов сохранения, контрольными расчетами автора, экспертной оценкой специалистов НПО "Энергия", сопоставлением результатов с экспериментальными данными.
По теме диссертации опубликовано 3 печатных труда. Результаты работы использованы при написании 5-ти научно-технических отчетов и монографии: А.А.Никонов, Г.А.Горбенко, В. Н. Блинков. Теп-лообменные контуры с двухфазным теплоносителем для систем терморегулирования космических аппаратов. -М.: Центр НТИ "Поиск". Сер.: Ракетно-космическая техника, машиностроение. 1991, -302с.
Основные научные и прикладные результаты работы прошли апробацию на: 8-й Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах" СЛенинград, 1990г.); Всесоюзном совещании "Современные проблемы аэрогидродинамики" (Крым,1989г.); межотраслевом всесоюзном семинаре-совещании "Системы терморегулирования с двухфазным теплоносителем для космических аппаратов" (Крым, 1991г.); на научно-технических семинарах кафедры Теплофи-зических основ двигателестроения ХАИ в 1986 . .. 1992г.г.
Структура и обьем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Основное содержание работы изложено на 94 стр. машинописного текста, включая 35 рисунков и 5 таблиц, списка литературы из 71 наименований, всего 132 страницы.
